Парашют - один из наиболее наглядных способов понять силу гравитации и воздуха и то, как они могут работать друг против друга. Парашют делает возможным, казалось бы, невозможное, например, безопасный прыжок с самолета. Это позволяет пользователю использовать воздух, чтобы контролировать и замедлять спуск.
Сила тяжести
Парашют - это отрезок легкой ткани, прикрепленный к более тяжелому объекту, например, к телу человека. Поскольку гравитация притягивает объект к Земле, парашют раскрывается, освобождая ткань, которая работает против силы тяжести, замедляя ее. Парашют, конечно, не останавливает гравитацию. В конце концов объект достигает земли. Парашют замедляет его настолько, что объект приземляется гораздо мягче, чем без него. Парашюты уменьшают гравитацию до такой степени, что человеческое тело может безопасно упасть с самолета, когда он его использует.
Сопротивление воздуха
Когда парашют открывается, это вторая сила, работающая против силы тяжести. Это сопротивление воздуха. Воздух собирается под тканевым парашютом, толкая его вверх, поскольку сила тяжести тянет вниз прикрепленный к нему тяжелый предмет. Этот толчок замедляет падение объекта, сопротивляясь воздуху под парашютом. Сопротивление воздуха - неконсервативная сила, поскольку работа, которую оно выполняет, зависит от нисходящего движения тяжелого объекта, притягиваемого силой тяжести к Земле.
Предельная скорость
Когда тяжелый объект падает, он достигает скорости, называемой предельной скоростью. Это скорость, с которой объект будет продолжать падать, если его что-то не остановит. Например, приземление на землю приводит к конечной скорости. Открытие парашюта изменяет конечную скорость, делая ее намного медленнее, чем конечная скорость объекта в свободном падении. Открытый парашют вызывает сопротивление воздуха, превышающее силу тяжести. Конечная скорость уменьшается до тех пор, пока снова не установится равновесие, что происходит на достаточно медленной скорости, чтобы падающий объект мог безопасно приземлиться.
Эксперимент
Поэкспериментируйте с гравитацией, сопротивлением воздуха и предельной скоростью, сделав свой собственный миниатюрный парашют. Проделайте четыре равноудаленных отверстия по краю бумажного стаканчика. Привяжите отрезок к каждому отверстию, а другие концы прикрепите к углам парашюта, вырезанного из полиэтиленового пакета для продуктов. Встаньте на лестницу и уроните чашку. Возможно, вам придется поэкспериментировать с размером и формой парашюта, а также с длиной струн, прежде чем вы сможете надежно отправить чашу вниз, не проливая ни гроша.
